Άσκηση 1η Παρασκευή – Αραίωση διαλύματος Τμήμα ΔΕΑΠΤ - Εργαστήριο Γενικής Χημείας 1

Θεωρητικό μέρος Εισαγωγικές έννοιες  Η ύλη διαχωρίζεται σε δύο βασικές κατηγορίες: o Τις καθαρές ουσίες (στοιχεία, χημικές ενώσεις) o Τα μίγματα (δύο ή περισσότερες καθαρές ουσίες)  Τα μίγματα με τη σειρά τους διαχωρίζονται σε: o Ετερογενή (π.χ. νερό-λάδι), δεν εμφανίζουν ομογενή σύσταση και ίδιες ιδιότητες σε όλη τη μάζα τους o Ομογενή, εμφανίζουν ίδια σύσταση και ίδιες ιδιότητες σε όλη τη μάζα τους  Διάλυμα ονομάζεται κάθε ομογενές μίγμα.  Η φυσική κατάσταση των διαλυμάτων μπορεί να είναι: o αέρια (ο ατμοσφαιρικός αέρας) o στερεή (τα κράματα) και o υγρή Τμήμα ΔΕΑΠΤ - Εργαστήριο Γενικής Χημείας 2

Διαλύματα Τα υγρά διαλύματα, τα οποία είναι τα πλέον κοινά και με τα οποία θα ασχοληθούμε και εμείς εργαστηριακά, σχηματίζονται κυρίως:  Με ανάμειξη δύο υγρών (για παράδειγμα αιθανόλη και νερό)  Με διάλυση ενός αερίου σε υγρό (για παράδειγμα Ο 2 σε νερό ή CO 2 σε νερό)  Με διάλυση ενός στερεού σε υγρό (για παράδειγμα NaCl σε νερό) Τα διαλύματα αποτελούνται από το διαλύτη (δ/τη) και τη διαλυμένη ουσία (δ/ο). Στην πραγματικότητα ο διαλύτης είναι η ουσία η οποία έχει τέτοιες χημικές ιδιότητες (πολικότητα δεσμών) που της επιτρέπουν είτε να ενυδατώνει ιόντα είτε να δημιουργεί ιόντα (ιοντίζει) της διαλυμένης ουσίας. Ο πιο συχνά χρησιμοποιούμενος διαλύτης είναι το νερό. Κατά τη διάλυση στερεού σε υγρό ο διαλύτης είναι πάντα το υγρό. Τμήμα ΔΕΑΠΤ - Εργαστήριο Γενικής Χημείας 3

Περιεκτικότητα διαλυμάτων Ως περιεκτικότητα ή συγκέντρωση ενός διαλύματος ορίζεται η ποσότητα της διαλυμένης ουσίας που υπάρχει σε μια ορισμένη ποσότητα διαλύματος. Μπορεί να εκφραστεί είτε με φυσικές είτε με χημικές μονάδες. Φυσικές μονάδες έκφρασης  Επί τοις εκατό κατά βάρος (%κ.β ή %w/w) Εκφράζει τα γραμμάρια της διαλυμένης ουσίας σε 100 γραμμάρια διαλύματος  Επί τοις εκατό βάρος κατ’ όγκο (% w/v) Εκφράζει τα γραμμάρια της διαλυμένης ουσίας σε 100 mL διαλύματος.  Επί τοις εκατό κατ’ όγκο (%v/v-%vol) Εκφράζει τα mL διαλυμένης ουσίας τα οποία περιέχονται σε 100 mL διαλύματος  Μέρη στο εκατομμύριο ppm (parts per million) Εκφράζει τα μέρη βάρους ή όγκου της διαλυμένης ουσίας σε 10 6 μέρη βάρους διαλύματος ή όγκου διαλύματος, όταν d = 1g/mL δηλαδή 1ppm = 1μg/g ή 1μg/mL  Μέρη στο δισεκατομμύριο ppb (parts per billion) Εκφράζει τα μέρη βάρους ή όγκου διαλυμένης ουσίας σε 10 9 μέρη βάρους ή όγκου του διαλύματος. 1ppb = 1ng/g ή 1ng/mL  Μέρη βάρους στο τρισεκατομμύριο ppt (parts per trillion) Εκφράζει τα μέρη βάρους ή όγκου διαλυμένης ουσίας σε μέρη βάρους ή όγκου του διαλύματος. 1ppt = 1pg/g ή 1pg/mL Τμήμα ΔΕΑΠΤ - Εργαστήριο Γενικής Χημείας 4

Περιεκτικότητα διαλυμάτων Χημικές μονάδες έκφρασης  Γραμμομοριακή συγκέντρωση ή μοριακή συγκέντρωση κατ’ όγκο Μ (Molarity) Εκφράζει τον αριθμό γραμμομορίων (mol) της διαλυμένης ουσίας σε ένα λίτρο διαλύματος. (Ένα γραμμομόριο mole μιας χημικής ουσίας είναι η ποσότητα της ουσίας σε γραμμάρια που περιέχει ακριβώς 6, μόρια χημικής ουσίας. Συχνά ο όρος γραμμομόριο ή mole χρησιμοποιείται για να δηλώσει 6, ίδια σωματίδια είτε αυτά είναι μόρια, είτε άτομα ή ιόντα).  Κανονική συγκέντρωση ή κανονικότητα Ν (Normality) Εκφράζει τα γραμμοϊσοδύναμα (geq) μιας χημικής ένωσης ή ενός ιόντος που είναι διαλυμένα σε ένα λίτρο διαλύματος. Δ/μα 1 Ν είναι το διάλυμα που περιέχει σ' ένα λίτρο 1 geq από το διαλυμένο σώμα ή ιόν Δ/μα 0.1 Ν είναι το διάλυμα που περιέχει 0.1 geq από το διαλυμένο σώμα ή ιόν Τμήμα ΔΕΑΠΤ - Εργαστήριο Γενικής Χημείας 5

Αραίωση διαλύματος Η αραίωση ενός διαλύματος μπορεί να γίνει με την προσθήκη διαλύτη ή με την ανάμειξη με διάλυμα άλλης ουσίας. Κατά την διαδικασία της αραίωσης με προσθήκη διαλύτη ο αριθμός moles της διαλυμένης ουσίας παραμένει σταθερός και στο αρχικό και στο τελικό διάλυμα. Δηλαδή ισχύει: n αρχ = n τελ  C αρχ V αρχ = C τελ V τελ Όπου C αρχ : συγκέντρωση αρχικού διαλύματος και V αρχ : όγκος αρχικού διαλύματος Τμήμα ΔΕΑΠΤ - Εργαστήριο Γενικής Χημείας 6

Πειραματικό μέρος Α. Παρασκευή διαλύματος CuSO 4 και υπολογισμός της %w/v περιεκτικότητας  Όργανα - Σκεύη o Αναλυτικός ζυγός o Ογκομετρική φιάλη των 250ml o Ποτήρι ζέσεως των 100ml o Σπαθίδα ζύγισης o Ράβδος ανάδευσης o Υδροβολέας  Πειραματική πορεία  Ζυγίζουμε 0,5-1,0 gr CuSO 4  Διαλυτοποιούμε το CuSO 4 με προσθήκη νερού  Αποχύνουμε προσεκτικά το διαλυτοποιημένο CuSO 4 από το ποτήρι ζέσεως στην ογκομετρική φιάλη  Προσθέτουμε επιπλέον νερό στο ποτήρι ζέσεως και το αποχύνουμε στην ογκομετρική φιάλη έως ότου είμαστε σίγουροι ότι όλος ο CuSO 4 έχει προστεθεί  Προσθέτουμε νερό με τον υδροβολέα στην ογκομετρική φιάλη μέχρι την χαραγή των 250ml Τμήμα ΔΕΑΠΤ - Εργαστήριο Γενικής Χημείας 7

Πειραματικό μέρος B. Αραίωση του αρχικού διαλύματος CuSO 4 10 φορές  Όργανα – Σκεύη o Το διάλυμα CuSO 4 που παρασκευάσατε στο προηγούμενο πείραμα o Ογκομετρική φιάλη των 100ml o Σιφώνι των 10ml o Πουάρ  Πειραματική πορεία  Εφαρμόζουμε το πουάρ στο σιφώνι  Αφαιρούμε από το αρχικό διάλυμα CuSO 4 την απαιτούμενη ποσότητα και την αποχύνουμε στην κενή ογκομετρική φιάλη  Προσθέτουμε μέχρι τη χαραγή νερό με τον υδροβολέα Τμήμα ΔΕΑΠΤ - Εργαστήριο Γενικής Χημείας 8

Υπολογισμοί Βοηθητικοί τύποι-δεδομένα M wCuSO4 = (CuSO 4 x5H 2 O Ένυδρος Θειικός Χαλκός) n=m/M w C 1 V 1 = C 2 V 2 - Υπολογισμός περιεκτικότητας w/v Έστω ότι ζυγίσαμε 0.5gr CuSO 4 τα οποία βάλαμε σε ογκομετρική φιάλη των 250ml Σε 250ml διαλύματος περιέχονται 0,5 gr δ.ο. (CuSO 4 ) Σε 100ml x = ; x = 0,5 x 100 /250 = 0.2 Άρα το διάλυμα που παρασκευάσαμε είναι 0.2 %w/v. - Υπολογισμός Molarity Για τη μετατροπή από γραμμάρια σε mol και το αντίστροφο χρησιμοποιούμε πάντα τον τύπο: n=m/M w n = 0.5/249,68 = mol Σε 250ml διαλύματος περιέχονται mol 1000ml διαλύματος y = ? y = x 1000/250 = 0,008 Άρα C = 0,008 mol/L ή 0,008Μ Τμήμα ΔΕΑΠΤ - Εργαστήριο Γενικής Χημείας 9

Υπολογισμοί Για την αραίωση: To αρχικό μας διάλυμα (1) έχει: C 1 = 0,008 M και πρέπει να το κάνουμε 10 φορές αραιότερο. Δηλαδή, 0,008 / 10 = 0.08M =C 2 C 1 V 1 = C 2 V 2  V 1 = C 2 V 2 / C 1  V 1 = 0.08x100/0.008 = 10ml Δηλαδή θα πάρουμε 10ml από το αρχικό διάλυμα, θα τα βάλουμε στην ογκομετρική των 100ml και θα τα αραιώσουμε μέχρι τα 100ml. Τμήμα ΔΕΑΠΤ - Εργαστήριο Γενικής Χημείας 10

Ερωτήσεις 1.Να υπολογίσετε την περιεκτικότητα w/v και την Molarity του διαλύματος CuSO 4 που θα παρασκευάζατε αν είχατε ζυγίσει 5gr CuSO 4. 2.Να υπολογίσετε πόσα gr CuSO 4 θα πρέπει να ζυγίσετε για να φτιάξετε διάλυμα 0.016Μ. 3.Διαθέτουμε διάλυμα NaCl 0.5Μ. Πόσα ml πρέπει να χρησιμοποιήσετε από το διάλυμα αυτό για να παρασκευάσετε 100ml διαλύματος NaCl πέντε φορές αραιότερο; Τμήμα ΔΕΑΠΤ - Εργαστήριο Γενικής Χημείας 11